【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】11480215 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / DNAマイクロアレイ / 浸潤 / 受容体 / Smad / 血管内皮細胞 / 転写調節 / 細胞分化 / 骨形成因子 / 骨芽細胞 / シグナル伝達 / 表皮角化細胞 / 血管新生

【研究成果の概要】

1.BMPによるC2C12細胞の骨芽細胞への分化にSmadがどのように関わっていくかを、アデノウィルスベクターによる発現系を用いて検討した。BMP処理を行った細胞で、ALP活性の上昇が認められるが、Smad1及びSmad5を過剰発現された細胞ではその活性が更に増強された。抑制型Smadを過剰発現させた細胞では、逆にALP活性の低下が認められた。C2C12細胞の骨芽細胞様分化誘導におけるBMP-4とBMP-6のシグナル経路を解析した。BMP-4は主にALK-3に結合してSmad1/5/8を活性化するのに対し、BMP-6はALK-2に結合しSmad1/5を活性化した。また、BMP-4とBMP-6の両者を加えることにより、いずれか一方よりも強力な分化誘導作用が見られた。
2.血管内皮細胞ではTGF-βのI型受容体であるALK-5に加えてALK-1が発現しており,それぞれが異なるR-Smadを活性化する。血管内皮細胞におけるTGF-βの標的遺伝子を明らかにする目的で,ヒト臍帯静脈血管内皮細胞に活性型のALK-1とALK-5をアデノウイルスベクターを用いて導入し,オリゴヌクレオチドマイクロアレイを行った。その結果、約7000の遺伝子の中からALK-1ではSTAT1、endoglin、Idファミリーの転写因子、Smad6、Smad7などが特異的に誘導されることがわかった。一方、ALK-5ではclaudin5の抑制が見られ、tight junctionの形成がALK-5で影響を受けることが考えられた。ヒト臍帯静脈血管内皮細胞にALK-5を導入すると細胞の増殖抑制が見られ、一方ALK-1を導入するとin vitroでの細胞分化促進が見られたことから、DNAチップで得られた遺伝子が血管内皮細胞の増殖・分化に関与していることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】09480199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / 骨形成因子 / 癌抑制遺伝子 / シグナル伝達 / 増殖抑制 / Smad / セリン・スレオニンキナーゼ / 遺伝子ターゲッテイング / レセプター / アクチビン / アポトーシス

【研究成果の概要】

1. Tkv結合蛋白質クローニングとその哺乳類細胞での機能解析:ショウジョウバエのセリン-スレオニンキナーゼ型レセプターであるThick veins(Tkv)に結合する蛋白質をtwo-hybrid法で検索し、DIAP1(Drosophila apoptosis inhibitor-1)をクローニングした。
2. Smadのシグナル伝達機構における役割:我々はSmadファミリーの分子をその構造と働きから、特異型、共有型、抑制型の3種類に分類できることを明らかにした。また新しいSmad分子であるSmad6をクローニングした。Smad6は他のSmadの作用を抑制する抑制型Smadであることが明らかとなった。
3. 骨形成因子のシグナル伝達におけるSmadの役割と遺伝子導入による解析:アデノウイルスベクターに組み込んだSmad1やSmad5を骨芽細胞前駆細胞に導入してその作用を調べた。Smad1やSmad5は単独で細胞に感染させても骨芽細胞への分化誘導活性は低いが、低濃度のBMPや活性化型レセプターを加えると、作用の劇的な増強が見られた。
4. TGF-βシグナルに関与するSmad3の変異体の機能解析と腫瘍形成能:Smad3の407番目のアスパラギン酸のグルタミン酸への変異を作り、その作用を検討した。変異型Smad3はTGF-βのシグナルを伝達しないだけでなく、優勢抑制型変異体として作用した。変異型Smad3を大量に発現している細胞ではTGF-βの増殖抑制作用に対し抵抗性になっていた。さらにこれらの細胞をコラーゲンゲルの上で3次元培養するとコラーゲンゲルの中に細胞が浸潤していく像が見られた。
5. シグナル伝達分子の遺伝子ターゲッテイング:BMPレセプターII型遺伝子およびSmad2のターゲッテイングを行った。いずれも発生初期の段階で致死的であった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】15,100千円 (直接経費: 15,100千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】08458233 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / アクチビン / 骨形成因子 / レセプター / シグナル伝達 / セリン・スレオニンキナーゼ / 血管新生 / 皮膚角化細胞 / セリン-スレオニン・キナーゼ

【研究成果の概要】

1.GDF-5のレセブターの同定:我々はBMPファミリーに属する新しい因子GDF-5(growth/differentiation factor-5)のレセブターとの結合と機能解析を行った。GDF-5は2種類のBMPのI型レセプター(BMPR-IAとBMPR-IB)のうちBMPR-IBにのみ特異的に高い親和性で結合することが明らかになり、他のBMPファミリーとの特性の違いが明らかとなった。
2.GDF-5の血管新生作用:我々はBMP-2やGDF-5の血管新生作用を検討し、TGF-βやアクチピンと比較した。その結果、in vivoのアッセイ(CAMアッセイやウサギの角膜アッセイ)でGDF-5に血管新生作用があることが確認されたが、BMP-2には血管新生作用はなかった。血管新生のメカニズムを明らかにするためにウシ大動脈由来の培養血管内皮細胞に対するGDF-5の作用を調べた結果、内皮細胞の遊走やプラスミノーゲンアクチベータの産生を促進することが明らかになり、血管新生のメカニズムが明らかとなった。
3.皮膚におけるアクチピンの分化誘導作用:皮膚におけるアクチピンの細胞増殖・分化への作用を調べる目的で、ヒト皮膚組織の免疫組織化学的検討と培養角化細胞におけるその機能の検討を行った。正常ヒト皮膚組織や培養角化細胞HaCaTにおいてIB型レセブター(ActR-IB)、II型レセブターの発現が見られた。アクチピンAは培養角化細胞に作用し分化誘導作用を示したが増殖抑制作用は軽度であった。これに対しTGF-βは増殖を強く抑制するが、分化は誘導しなかった。シグナル伝達分子Smad2やSmad3のリン酸化にアクチピンとTGF-βで明らかな違いが見られ、アクチピンではSmad3により特異的な活性化が見られた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1996

【配分額】6,300千円 (直接経費: 6,300千円)